水性涂料中助剂的应用及配伍

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现代高分子液体涂料的主流为溶剂型涂料，为满足环保要求，溶剂型涂料纷纷转向水性化。本文主要阐述了水性涂料的制备与应用的“液化”稳定性，并在“去液化”成膜后保持良好的耐水性。为了提高水性涂膜的耐水性，必须关注高固含、低黏度的配方设计。

1 水性涂料的两亲平衡及聚电解质稳定性

水性涂料中使用的主要助剂有润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、流变剂、基材润湿剂、稳定剂、偶联剂、杀菌防霉剂、助溶剂。每类助剂的基本结构及工作原理大体类似，但各涂料生产商的配方并不完全相同，这说明涂料的制备没有固定的方案。随着工业涂料水性化进程的加快，需要研究水性涂料制备的配方及原理，才能按照不同的要求设计出合理的配方及工艺。这将涉及除单一助剂原理之外的整体配方配伍的平衡原理。

1. 1 水性涂料的平衡特点

水性涂料助剂通常是按功能来分类的，由于本文的重点不是讨论助剂本身的功能，而是讨论各助剂间的配伍要点，故将助剂按其在水性涂料的平衡特点来进行讨论。

两亲平衡及聚电解质稳定性是探讨助剂在配方中配伍的重点。水性涂料是水分散体，主要形式为乳液或中和成盐的分散体。助剂也是基于这种原理在配方中起作用的。建筑乳胶漆的基材是透气性的多孔基材，要求面漆也需要有一定的呼吸性，所以其耐水性的要求低于水性工业涂料。上述的基本原理对涂膜的耐水性有一定的负面影响，所以水性工业涂料中的树脂对涂膜的耐性起决定性的作用，配方中的助剂一般不会提高涂膜的耐性。

1. 2 非离子助剂

两亲平衡主要是指涂料体系的水包油的稳定性，通常是依靠非离子表面活性物质来实现的，乙氧基化的物质改善了疏水物质的水分散性，很多助剂都是通过醚化来提高在水相中的增溶作用。

1. 3 阴离子助剂

涂料配方中均使用了一定数量的碱性的无机的颜填料，以提高遮盖力、硬度、刚性，降低收缩率，并具有调色等功能。树脂也需要通过乳化剂的胶束作用来实现稳定的水包油稳定性，阴离子乳化剂的效果最好，故涂料所用的乳液基本上为阴离子乳液，丙烯酸或醇酸中和成盐的分散体也是偏碱性的树脂体系。所以水性涂料通常使用阴离子助剂来实现与无机颜填料和树脂的配伍。

2 颜料润湿分散剂

2. 1 颜料润湿剂

颜料润湿剂大多为非离子表面活性物质，曾经的代表性产品为辛基酚或壬基酚聚氧乙烯醚，为满足环保的要求，目前已经普遍采用脂肪醇聚氧乙烯醚来取代。其HLB 值一般为13 左右。为了降低起泡性和凝固点，支链来取代直链的润湿剂也开始用于颜料的润湿分散。但是都是靠聚氧乙烯( EO) 来实现在水相中的增溶作用。EO 的物质的量将对配方的配伍与平衡产生影响。琥珀磺酸盐为阴离子润湿剂，一般不用于颜料的润湿分散阶段，因为与阴离子分散剂在颜料表面有竞争吸附，且其相对分子质量太小，稳定性欠佳，此外起泡性过高。

2. 2 颜料分散剂

颜料分散剂主要为阴离子聚羧酸盐，包括均聚物和共聚物，有嵌段和非嵌段之分，主要依靠静电排斥和空间位阻的双重作用，有些还有颜料表面的锚定功能。阴离子分散剂电离后形成的羧基吸附在颜填料表面，分散剂的功能体现在吸附量、降黏效果及持久稳定性。但是都是针对一种钛白或填料绘制的降黏曲线，pH 也是相对固定的。虽然在分散阶段可以加入有机胺来协同分散，但是每一单一的粉体所显示的最佳黏度曲线的添加量并不一致，在配方中必然会使用不同的粉体，而分散剂和pH 也一定是一个定量，所以未必对所有的无机颗粒表面都可以实现饱和吸附。这是分散浆料自身潜在的不稳定因素。在水性工业涂料配方中，树脂的用量较大，用阴离子分散剂稳定的无机浆料与树脂会形成竞争吸附，如果采用的是中和成盐的分散体，竞争吸附就更加严重。因为阴离子乳液颗粒的外围还有一层非离子稳定剂，其对乳液形成了水化层的保护作用。无机颜填料虽然吸附了阴离子分散剂，体系中也有非离子润湿剂，但并不能像乳液那样起到良好的稳定作用。这是因为非离子润湿剂的HLB 值较乳液稳定剂低很多，也就是其EO 的物质的量仅在9 ～ 12 之间，但是乳液的非离子稳定剂可达到30～40。所以在调漆阶段，将两组分混合时还会出现意想不到的变化，这就是聚电解质稳定性。

南京和润偶联剂